Глубина лазерной гравировки на металле

Обновлено: 18.05.2024

Гравировка — это вырезание на поверхности предмета надписи или изображения, которое подчеркивает его индивидуальность, часто превращая его в художественное произведение. Существуют как ручные, так и механизированные способы выполнения гравировальных работ. Нанесение изображений с помощью лазера относится к методу с использованием станочного оборудования. Информация о данном виде технологического процесса описывается в этой статье.

Технология лазерной гравировки

Лазерная технология гравировки использует излучение, у которого регулируется диаметр сфокусированного луча и его мощность. Установкой этих параметров можно не только резать материал, но и воздействовать лишь на поверхностный слой обрабатываемого предмета. Нанесение изображения происходит двумя способами.

Первый способ

Верхняя часть поверхности нагревается до состояния плавления. В процессе перехода из одного состояния в другое в материале происходят физико-химические процессы, меняющие его структуру. Одним из сопутствующих эффектов является изменение цвета поверхности после ее кристаллизации. Контрастом внешнего вида обработанной и необработанной лазерным лучом поверхности создается изображение на предмете.

Второй способ

Этот способ связан с изменением рельефа поверхности. Часть поверхностного слоя нагревается до температуры, при которой расплавленный материал выжигается в процессе испарения. Мощностью луча можно регулировать глубину снимаемой части поверхности, тем самым изменяя рельефность изображения.

Преимущества лазерной технологии

предмет обработки из-за отсутствия непосредственного механического контакта с режущим инструментом не подвергается деформации, его нет необходимости закреплять

при лазерной гравировке происходит термическая обработка материала, что делает его устойчивым к истиранию, изображение имеет эстетичный вид долгое время

изображение принимает окончательный вид сразу после лазерной гравировки, нет необходимости в последующей доработке

Методы нанесение изображения

Лазерная гравировка легко адаптируется к автоматическому управлению. Работа по алгоритму программ исключает возможность субъективных ошибок. При ручной гравировке человеческий фактор не исключает риска совершения ошибки.

Нанесение изображения происходит согласно управляющих программ и осуществляется двумя методами — растровым и векторным.

Растровый

При растровом методе лазерная головка перемещается дискретно в одном направлении области гравировки, а затем опускается/поднимается вниз/вверх с минимально возможным шагом. Последовательно обрабатывая такими точками поверхность, получаем требуемое изображение. Таким способом гравируются изображения типа фотографий, картинок.

Векторный

При векторном методе лазер движется вдоль направления определенных линий. Этим способом обычно гравируют надписи и другие изображения в виде линий. Этот метод намного производительнее растрового, но если понадобится изменить толщину линий, без растровой гравировки не обойтись.

Где применяется гравировка лазером

Свойство лазерной гравировки сохранять длительное время внешний вид в своей первозданной форме используется для нанесения логотипов на предметы, где она становится единым целым с ними самими. Некоторые наиболее часто применяемые варианты использования:

логотипы на сувенирах и подарках (ручки, зажигалки, мобильные телефоны, ежедневники и другие);
в ювелирном деле лазерная гравировка наносится на изделия из драгоценных металлов: браслеты, часы, перстни, кольца и другие;
нанесение надписей и изображений на различные спортивные и другие награды;
некоторые промышленные производители идентифицируют свою продукцию логотипами, выполненными лазерной технологией;
на корпуса и панели приборов наносится техническая информация облегчающая пользователю их эксплуатацию;
изготовление с помощью лазерной гравировки печатей, штампов;
нанесение дублирующих знаков на русском языке на клавишах и кнопках техники зарубежного производства.

Технические возможности лазерной гравировки поднимают на более высокий уровень возможности рекламного бизнеса. В переизбытке рекламной продукции потребитель обязательно обратит внимание на оригинальность плакатов и вывесок, на которых информация дается четким, с высокой детализацией изображением.

Виды лазерной гравировки

Базовым исходным элементом для создания изображения на предмете лазерной технологией является модель, выполненная одним из видов графических программ, считываемой гравировальным оборудованием. Существуют графические редакторы, работающие как с плоскими 2D-изображениями, так и 3D, объемными моделями.

Объемная гравировка 3D

Создание лазером объемных изображений предъявляет к обрабатываемому материалу определенные требования, так как изображение находится внутри предмета. Он должен быть абсолютно прозрачным. Простую плоскую гравировку можно нанести указанными, например, выше несколькими методами. Объемная гравировка выполняется только твердотельной лазерной установкой, работающей в импульсном режиме.

Лазерный луч проходит через прозрачный предмет лишь до конкретной точки, где происходит концентрированный выплеск энергии, оставляющей после себя след в виде миниатюрного серебристого шара. Регулировкой мощности и диаметра луча получают такие шары в точках на различной глубине, тем самым формируя объемное изображение.

Глубокая лазерная гравировка

Большое распространение получает так называемая глубокая лазерная гравировка. Она выполняется послойным снятием металла до глубины 1 мм., при этом сохраняется детализация рельефного изображения. Такая технология используется для изготовления штампов, клише, матриц, пресс-форм для литья пластмассы, пломбиров, стандартных шрифтов для приборной фурнитуры и других подобных изделий. При оснащении лазерной установки специальным вращателем, можно получать глубокую гравировку на предметах, имеющих форму тел вращения.

Кроме широко распространенной лазерной технологии по металлу, в качестве исходного материала используются пластик, стекло, дерево, бумага, камень и другие.

Сравнение с другими методами

Техника нанесения изображения на предмет прошла длительный путь развития, она известна еще с давних времен. Поэтому существует много способов, которые человечество придумало за весь этот период. Лазерная технология — это уже современное время. В сравнении с наиболее известными ранее, да и сейчас, применяемыми способами можно выделить следующие ее отличия.

В прогрессивности и высокой технологичности лазерная гравировка значительно превосходит ручную. Однако существует понятие «живое» изображение. Оно как раз относится к гравировкам, выполненных вручную, где мастер вкладывает в работу свою душу. Эксклюзивность изображения главная отличительная черта ручной гравировки. Другую такую же повторить невозможно.

Изображение наносится с помощью режущего инструмента — фрезы. Возможно получить объемную глубокую гравировку. Специальные станки с ЧПУ делают механическую гравировку автоматическим процессом. По производительности уступает лазерной гравировке. Сильно ограничена в получении мелких элементов рисунка, в уровне детализации значительно уступает лазерной. Инструмент (фреза) со временем изнашивается, требуется регулярная ее замена. Во время технологического процесса механической гравировки деталь требуется закреплять, что в некоторых случаях требует дополнительного изготовления специальной оснастки. Одним из главных недостатков механической гравировки перед лазерной это невозможность обработки материала типа бумаги, кожи и подобных.

Обработка поверхности песком, который под давлением воздуха оказывает на нее механическое воздействие, вызывает матировку, которая имеет различия в зависимости от скорости потока песчаных частиц. Так обрабатывая площадь разной мощностью струи можно с помощью контраста различных оттенков выстроить необходимое изображение. Однако, вредность песчаной пыли для оператора производящего работы, невозможность создания полутоновых изображений, а также большая трудоемкость в технологической подготовке производства в виде создания сложных трафаретов создают серьезные ограничения в применении гравировки пескоструйной обработкой. Возможность получить с ее помощью более глубокий рельеф, чем лазерной гравировкой является основанием для применения.

Если в ванну с электролитом опустить в качестве одного из электродов пластинку металла с заранее нанесенным специальным образом трафаретом, то в процессе электролиза часть металла вытравится с образованием надписи, которая была на трафарете. Этот метод может конкурировать с лазерной гравировкой в производстве клише, штампов. Однако по производительности и качеству электрохимическая гравировка уступает лазерной.

Типы оборудования для гравировки лазером

Свойство поглощения материалом излучения определенной волны влияет на выбор оборудования для лазерной технологии. Неметаллические материалы хорошо поддаются обработке лучом, вырабатываемым газовой лазерной установкой, у которого в качестве рабочего тела используется углекислый газ. На металлах лучше наносится изображение лазерным лучом твердотельной (волоконной) установкой. Об оборудовании для лазерной гравировки подробная информация в статье по ссылке «Лазерные граверы по металлу».

Основными критериями, на которые следует обратить внимание при выборе станка для лазерной обработки, будут следующие.

В процессе обработки материалов образуются копоть, пыль и другие сопутствующие отходы. Если привода и электронные платы станка не имеют защиты от образующихся при работе частиц гари и пыли, то от сбоев будет помогать чистка оборудования после каждой обработанной группы деталей. Качественная рабочая зона имеет защиту, исключающую попаданию грязи на элементы конструкции, непосредственно влияющие на работоспособность станка. Они долгое время не изнашиваются, повышая его срок эксплуатации.

Газовые излучатели из стекла по стоимости дешевле, чем металлические или керамические. Однако ресурс работ и качество гравировки стеклянных значительно ниже, чем у последних. Поэтому менять его придется гораздо чаще и вряд ли эксплуатация такого прибора окажется дешевле в конечном итоге.

Направляющая передвижения каретки должна быть выполнена из жесткого износоустойчивого металла, например, из нержавеющей стали. Недостаточно прочный алюминиевый сплав со временем гнется, что снижает качество гравировки.

Важно чтобы графический редактор, которым укомплектовано программное обеспечение станка, был знаком оператору, а интерфейс был на русском языке. Также имелись опции автоматического подбора режимов для гравировки различных материалов, тестирования системы для диагностики неполадок и другие.

Видео примеры лазерной гравировки

Лазерная гравировка на металле

Гравировка по металлу – одна из старейших технологий его художественной обработки, не потерявшая своей актуальности и по сей день. Правда, сейчас во многих областях механический и пескоструйный способы нанесения рисунка постепенно уступают место лазерной гравировке.

Плюсы и минусы

Сама по себе технология гравировки металла имеет тысячелетнюю историю. С ее помощью украшали доспехи, оружие, ювелирные изделия. Лазерная гравировка – относительно новая ступень в ходе развития процесса. Как и любая другая, гравировка лазером имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы:

возможность исполнения в короткие сроки;
деликатная работа с большинством материалов;
возможность нанесения изображения различного уровня сложности;
высокое качество конечного изображения;
долговечность гравировки;
бесконтактный способ нанесения.

Минусы:

Гравировка по металлу выполняется в различных техниках, существует несколько ее видов.

В первую очередь следует различать профессиональную и сувенирную гравировку. Первая должна быть выполнена с соблюдением ГОСТов, включающих в себя требования к массе характеристик: от глубины нанесения до контрастности. Такая гравировка применяется при нанесении товарных знаков, номера партии, штрих-кода.

Сувенирная гравировка носит в большей степени декоративный характер и более требовательна к вопросам эстетики. Сувенирной гравировкой являются дарственные надписи, логотипы на сувенирах и т. п.

При заказе любой лазерной гравировки помните, что выбрать ее цвет невозможно – он будет напрямую зависеть от металла. Гравировка наносится путем удаления какой-то части материала с поверхности, без применения красящих веществ. Предугадать цвет рисунка проблематично, особенно если материал незнакомый. Латунь выдает гравировку с желтым оттенком, сталь и алюминий – с серебристым. Цвет гравировки на хромированном или окрашенном металле будет совпадать с цветом чистого материала.

Отдельной услугой возможно чернение или в некоторых случаях окраска рисунка.

Плоская

Плоской называется самая простая гравировка, наносимая на плоские поверхности и имеющая минимальную глубину. Базовая глубина, на которую выполняется лазерная гравировка металла, – от 0,003 до 0,005 дюйма.

Подобная гравировка доступна большинству лазеров и применяется для нанесения не требующих особых углублений рисунков и надписей.

3D-гравировка – это воспроизведение на металле приподнятых полостей, создающих на поверхности 3D-эффект за счет изменения отражающей способности материала. Данная технология изначально создана для изготовления различного инструмента, используется при производстве пресс-форм.

Помимо этого, 3D-гравировкой может называться вполне плоское изображение, создающее лишь иллюзию 3D, подобную той, что дают всем известные граффити-дыры на асфальте.

Современные лазеры позволяют создавать гравировки любого уровня сложности.

Глубокая

Глубокая гравировка – современная альтернатива фрезеровке металла. Эта технология быстрее и дешевле. С ее помощью создаются рельефные изображения, она применяется, когда необходима гравировка на глубину, превышающую стандартные для лазера величины. Изначально данный метод использовался в промышленности. С его помощью изготавливают печатные валы, маркируют ряд промышленных изделий, выполняют гравировку алюминиевых и стальных приборных панелей. Кроме того, эта методика применяется при производстве штампов и форм для литья, матриц, пуансонов и ударных клейм.

Лазер несколько раз проходит по поверхности. В промежутках между проходами производятся чистки при настройке лазера на небольшую мощность и высокую частоту. В случае когда необходимо выполнить глубокую гравировку на окрашенных порошковой краской объектах, лазер сначала очищает объект от краски, а затем углубляется в металл.

Материалы и оборудование

Теперь разберемся, что необходимо для выполнения лазерной гравировки.

Гравировальный аппарат

Наиболее известные и популярные в данной области приборы – лазерные граверы CO2, работающие за счет длинного инфракрасного излучения, производимого молекулами CO2.

С чистыми металлами большинство таких моделей работать не могут из-за высокой теплопроводности материала и его гладкости. Эти варианты граверов подходят в большей степени для стекла, древесины, керамики и т. д. На металле изображение может быть выгравировано, если на материале присутствует специальное покрытие, пример – эмаль на латуни или анодированный алюминий.

Плюс таких лазеров – наиболее выгодная цена, зависящая от мощности устройства, его размеров и производителя.

Второй вариант – твердотельные лазеры и волоконные лазеры. От моделей, работающих с CO2, их отличает другой тип излучения и, соответственно, длина волны. Такие модели дороже, но спокойно работают с металлом.

Преимущество здесь за волоконными лазерами, потребляющими меньше мощностей и имеющими длительный срок службы. Для формирования луча подобные аппараты используют волоконные светодиоды.

Они мобильнее и способны на более точное нанесение рисунка.

Программное обеспечение

Для создания изображения, проработки чертежей и расчетов необходимо специальное программное обеспечение. В зависимости от производителя, граверы могут поставляться с собственным пакетом программ или работать со стандартными AutoCAD, CorelDRAW, Adobe Illustrator и т. д.

Паста

Специальный состав в виде пасты помогает производить максимально качественную гравировку даже сложных изображений. Паста тонким слоем наносится на чистый (!) металл в месте будущего рисунка. Паста каталитически приводит к снятию тончайшего слоя металла.

Работать с пастой можно маломощным гравером (от 40 Вт). Из материалов подходят цветные металлы, титан, нержавейка.

Сходные составы выпускаются в виде спреев, но их сложнее хранить, и они обладают меньшим сроком годности.

Лента «CerMark»

Альтернатива пасте. С ее помощью рисунок выходит черным и контрастным. Считается более безопасной, чем паста, но требует знания технологии работы с ней и подходит только для плоских поверхностей.

Ход работы должен быть следующим:

очистить и обезжирить заготовку;
приклеить к металлу отрезок ленты;
настроить аппарат, скорость обработки вычисляется по схеме: максимальная мощность х 0,3;
выполнить рисунок;
удалить ленту;
протереть или промыть заготовку.

Кроме перечисленных инструментов, в зависимости от того, какие работы планируется выполнять, вам также могут потребоваться:

вытяжка для дыма и мелких отходов;
дополнительная система охлаждения (мощные CO2 лазеры и лазеры АИГ);
установка для круговой гравировки;
система обдува, снижающая риск возгорания материала;
сотовый стол для резки тонкого металла;
специальный вакуумный стол для работы с самыми тонкими материалами;
сменные фокусные линзы.

Описание технологии

Гравирование – довольно сложный процесс, требующий определенной сноровки. Для успешной работы с аппаратом и точного нанесения гравировки необходимы тренировки. И, само собой, нужно понимать основные принципы работы.

Для начала необходимо создать макет рисунка, загрузить его в память устройства и настроить аппарат. Когда инструмент настроен, а макет готов, объект, на котором необходимо выполнить гравировку, фиксируется в станке.

Лазер испаряет частицы материала с его поверхности. Можно изменять мощность воздействия луча, что будет влиять на глубину линий на металле, на то, насколько линии будут темными и т. д.

В большинстве современных граверов все процессы автоматизированы, и мастер после подготовительного этапа лишь контролирует процесс.

Отдельного внимания заслуживает такой метод, гравировки, как объединение ее с электролизом. Это весьма сложный процесс, заключающийся в покрытии обезжиренной заготовки из металла специальным лаком или парафином, выполнении на ней гравировки и дальнейшем погружении заготовки в электролитическую жидкость, причем слой лака должен оставаться в этот момент над раствором. После этого в жидкость опускаются электроды. Их общая площадь должна превышать площадь изображения на заготовке. К электродам подключают источник постоянного тока («+» – на заготовку, «–» – на электроды). Ток подается минимум на 3 минуты, максимум – на 15 минут, заготовка должна в это время быть неподвижной. Лак снимается, изделие протирается насухо.

Стоит ли четкий и контрастный рисунок таких хлопот – решать вам.

Как убрать гравировку?

Таким образом, хотя лазерная гравировка – это на большинстве этапов автоматизированный процесс, он все же требует определенных знаний и сноровки. Вы должны понимать, какой перед вами материал, как и на какую глубину с ним работать, какой цвет он выдаст в итоге. Кроме того, необходимо разработать макет для рисунка и верно настроить лазер. Знание основных аспектов исполнения гравировки на металле поможет вам не только определиться, хотите ли вы попробовать освоить этот навык, но и понять, какое оборудование будет для этого необходимо, а также разобраться в некоторых тонкостях.

Все о лазерной гравировке

Лазерная гравировка широко используется для украшения подарков. С ее помощью можно придать оригинальности и индивидуальности любой вещи – одежде, аксессуарам или сувенирам.

Статья познакомит читателей с понятием лазерной гравировки, ее достоинствами и недостатками, различными сферами применения. А также будут рассмотрены основные виды оборудования, предназначенного для осуществления такой работы.

Что это такое?

Лазерная гравировка представляет собой процесс нанесения узора, рисунка или текста на изделие с использованием лазерного луча. Главным отличием от маркировки является то, что гравированное изображение получается углубленным, рельефным. Иногда под этим термином подразумевают непосредственно нанесенный на материал рисунок.

Сделать такой вид гравировки можно с помощью лазерной установки. Две основные его составляющие – излучатель (передает энергию через специальное оптоволокно) и фокус (через него луч попадает на материал).

Взаимодействуя друг с другом, они выжигают верхние слои рабочей поверхности, за счет чего и получается гравирование. При этом четкость и ширина линий зависят от расстояния линзы до материала, а глубина рельефа – от мощности лазерной установки и плотности обрабатываемого изделия.

Рисунки, выполненные с использованием такой техники нанесения, отличаются хорошим качеством, детализацией и долговечностью. В отличие от изображений, сделанных традиционным способом, лазерные рельефы не стираются и не выцветают с течением времени.

Лазерная гравировка имеет свои достоинства и недостатки. Прежде чем воспользоваться этой услугой, или сделать гравированный узор самостоятельно, необходимо внимательно изучить положительные и отрицательные характеристики такого процесса.

Рассмотрим сначала основные преимущества лазерной гравировки.

Простота и скорость выполнения. Сделать гравирование можно за несколько минут, приложив минимальные усилия.

Низкая себестоимость. Воспользоваться услугой специализированных компаний, или приобрести собственный гравировочный инструмент можно за приемлемую стоимость, доступную для большинства населения.

Процесс полностью автоматизирован, поэтому вероятность ошибки близка к нулю.

Лазерную гравировку можно сделать на любом участке изделия, даже самом труднодоступном. Для нанесения изображения не требуется обеспечивать непосредственное соприкосновение лазера и обрабатываемого материала.

Четкость рисунка. Лазер точечно воздействует на минимальную площадь материала, за счет чего можно изобразить даже мельчайшие элементы изображения.

Универсальность использования. Наносить рисунки и надписи с помощью лазерной установки можно на самые разнообразные материалы – металл, дерево, плотную ткань.

Долговечность оборудования. Все элементы лазерной установки не требуют замены с течением времени, так как не соприкасаются с материалом и не изнашиваются.

Как и любой технологический процесс, не лишена лазерная гравировка и недостатков. Перечислим их.

Невозможно с точностью предугадать, как поведет себя тот или иной материал под воздействием высокой температуры. Он может деформироваться, излишне расплавиться, потемнеть.

Так как текстура любого изделия, на которое наносится лазерное изображение, неоднородна, то и гравировка не будет иметь однородной площади. Однако невооруженным глазом это практически невозможно заметить.

Очень сложно рассчитать, какую глубину будет иметь окончательный рельеф. Его можно изменять с помощью мощности лазерной установки, скорости нанесения, но для этого необходимо иметь определенную сноровку.

Оборудование

На современном рынке существует большое количество разнообразных гравировальных аппаратов, предназначенных для использования в производственных масштабах. Лазерные машины различаются по мощности, видам материала, на который они могут воздействовать, механизму нанесения изображения.

Не так давно появилось оборудование, с помощью которого можно наносить на поверхность цветное изображение. Это достигается благодаря тому, что в механизм встроены модули с разноцветной специальной пастой, которая окрашивает материал при воздействии на него высокой температуры.

Все аппараты для лазерной гравировки можно разделить на газовые, твердотельные и оптоволоконные. Особенности и принцип действия каждого вида будут рассмотрены далее.

Газовые лазеры

Этот вид гравировальных устройств является одним из наиболее популярных на данный момент. Он востребован у рекламных и маркетинговых агентств. В основе работы такого лазера лежит углекислый газ, молекулы которого создают длинные инфракрасные лучи.

С его помощью удобно наносить гравировку на дерево, фанеру, пластмассу, кожаные, джинсовые ткани. Для работы на чистом металле граверы CO2 не подходят, так как мощность их довольно слабая. Однако для покрытий, которыми он иногда обрабатывается, вполне подойдут.

Такой вид гравировальных устройств оптимален по соотношению цена – качество. Их стоимость меньше, чем у других разновидностей, но по иным характеристикам СО2-лазеры ничуть им не уступают.

Твердотельные и волоконные граверы

Этот вид лазерных устройств отличается от вышеуказанных газовых лазеров тем, что производят более мощное и длинное световое излучение, позволяющее работать практически с любыми материалами, в том числе и металлическими. С его помощью можно сделать гравировку даже на прочных стальных поверхностях.

Волоконный гравировальный аппарат работает на основе волоконного оптического волновода, который задает направление световым волнам в оптическом преломлении. За счет подобного принципа работы этот тип лазера расходует почти вдвое меньше мощности, чем твердотельный и газовый граверы. Его составляющие имеют продолжительный срок службы, и даже при выходе их из строя затраты на приобретение новых и замену минимальны.

Еще одним преимуществом такого вида гравера является то, что лазерное воздействие осуществляется более точечно и концентрированно, за счет чего изображение на выходе получается более качественным.

Волоконный гравер так же, как и твердотельный, подходит для обработки металла и керамических изделий.

Выбор материала

Нанести лазерную гравировку можно практически на любую поверхность, главное, правильно выбрать тип устройства и его мощность. Перечислим наиболее популярные материалы для гравирования лазером.

Один из наиболее поддающихся лазерной обработке материалов – латунь. Она представляет собой сплав металлов, внешне похожа на золото и практически не подвергается окислению. За счет таких характеристик из латуни изготавливаются гайки, шурупы, винты, дверные ручки, каркасы для мебели.

Хорошо смотрится лазерное гравирование на деревянных изделиях. Качественно выполненные работы служат оригинальным украшением интерьера. Так как отделка лазером отличается высокой детализацией, то картины, созданные с использованием этого приема, всегда смотрятся интересно и дорого. Дерево хорошо поддается гравировке, однако при обработке фанеры необходимо предварительно проверить, как на нее будет воздействовать лазер, так как возможно потемнение краев материала.

Хорошо лазерная гравировка ложится на ткани. Так как они имеют малую толщину, то обработка, как правило, проходит удачно. Красиво выглядят аппликации, выполненные с помощью лазерных аппаратов, на джинсовых изделиях.

Часто лазерное гравирование используют для придания уникальности изделиям из драгоценных металлов. На них наносят имена обладателя ювелирного украшения, знаменательные даты, фразы. Оригинально выглядит гравировка на позолоченных ручках, которые иногда используются в качестве подарка деловым партнерам как знак уважения.

Нержавеющая сталь, алюминий являются хорошими материалами для лазерной обработки. Знакомый всем пример – гравировка на жетонах метро и столовых приборах из нержавейки (на ложках, вилках и другом).

Лазерная гравировка на зеркалах, акриле или оргстекле смотрится очень изысканно. К тому же ее несложно выполнить, так как этот материал быстро принимает необходимые очертания под воздействием высокого температурного режима от лазера. Часто такие элементы используются для декора витрин, внутреннего пространства галерей, ресторанов и кафе.

Лазерная гравировка на различных видах камня отличается особенной долговечностью. С помощью такой техники можно изобразить на таком прочном материале все что угодно – изображения, цифры, надписи. Часто можно встретить гравированные мемориалы и памятные таблички из гранита.

Пластик очень хорошо поддается гравировке лазером, в том числе и цветным. За счет того что он является недорогим материалом, с его использованием часто делают вывески, визитки, бейджи и таблички.

Резина хорошо подвергается воздействию лазера. С помощью такой обработки изготавливаются печати и штампы (в том числе цветные). Но при лазерной гравировке некоторых сортов данного материала могут сгореть края резины, поэтому перед чистовой работой, имеет смысл протестировать лазер на ненужном кусочке резины.

Сферы применения

Области, в которых применяется лазерная гравировка, разнообразны. Она используется для оформления рекламных изделий и промосувениров. А также с помощью лазерной гравировки отмечаются памятные имена и даты на подарках (например, часах, ручках, украшениях). При подготовке к спортивным мероприятиям таким способом украшаются кубки, медали и сертификаты.

С использованием гравировальных лазерных аппаратов декорируется металлическая и керамическая посуда, большую популярность имеет нанесение рельефных изображений и на драгоценные металлы и камни, акриловые изделия.

Выбираем лазерный гравер по металлу

Нанесение узоров на предметы появилось ещё в каменном веке. Люди всегда стремились к красоте и необычности везде, где только возможно. Раньше, чтобы нанести узор на металл, нужно было быть профессиональным кузнецом, но с помощью современных технологий этот процесс стал легче, чем когда-либо. В этом поможет лазерный гравер, виды которых будут рассмотрены в этой статье.

Особенности

Лазерная гравировка работает за счёт излучений, изменяющих свойства и характеристики поверхности. Луч, исходящий из станка, воздействует на материал путём нагрева. Конечные результаты бывают разные: обесцвечивание, обугливание, вспенивание, изменение рельефа или небольшое подконтрольное оплавление.

Для гравировки используются разные источники формирования лазера. В лазерном гравере по металлу предпочитают устанавливать твердотельные и газовые. Их технические характеристики различаются, но высокое качество и быстрое нанесение узоров присуще лазерной гравировке в целом.

Ещё одним преимуществом лазерного станка является работа без топливных элементов и других расходных материалов. Он потребляет только электричество и может работать в режиме 24/7, что позволяет использовать его для крупных по объёму заказов.

Перед покупкой гравировщика стоит узнать его плюсы и минусы. У каждого станка они свои. Основное различие – это вид источника гравировального лазера. Бывают твердотельные, газовые и гибридные. Работающие на газе станки обычно не используют для работы с металлом. Их предназначение – нанесение узоров на пластик, дерево, стекло и резину. С металлом хорошо взаимодействуют твердотельные. Они обеспечивают высокую точность и аккуратность, что позволяет наносить мини-гравировку на небольшие предметы. Гибридные станки подходят для работы со всеми материалами, но теряют специфичные для своих братьев с узкой специализацией.

Твердотельные

В твердотельных лазерах в качестве излучающего элемента используется твёрдое вещество. Это могут быть кристаллы, драгоценные камни и стёкла. Самый первый твердотельный лазер был разработан в 1960 году и работал он от рубина.

В современных лазерных станках используют специально созданные монокристаллы. Принцип их работы заключается в создании плотного пучка света от лампы или светодиода. Твердотельные станки с высокой мощностью могут создавать 3D рисунки.

Волоконные

Волоконный лазерный станок относится к твердотельным. С помощью оптоволокна генерируется высокотемпературный сфокусированный луч. Преимуществами такого лазера являются его малый угол расхождения и высокая мощность. Их можно причислять к лучшим видам граверных станков. Они широко распространены в цехах металлообработки и других промышленных предприятиях.

Мощность волоконного аппарата составляет от 1 до 10 кВт. В настоящее время разрабатываются станки с ещё более высокой мощностью. Фокусировка также заслуживает похвалы. Она позволяет концентрировать луч в строго определённых точках, что повышает производительность. Скорость, развиваемая станком, достигает 10000-12000 мм/с.

В среднем устройство будет работать исправно 11 лет, но некоторые волоконные граверы могут прослужить вплоть до 20 лет.

С ЧПУ

ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление. Такие станки отличаются своими малыми габаритами, доступной ценой и простотой в эксплуатации. У них гибкий и лёгкий метод программирования, позволяющий быстро адаптировать граверы под другой продукт. Для этого нужно всего лишь загрузить в систему ЧПУ файлы-схемы изделия. Подойдут абсолютно любые узоры, имеющие траектории лазера. Это даёт свободу креативному мышлению дизайнера: лазер может перемещаться в трёх измерениях, а лёгкость программирования позволит создать несколько шаблонов, которые потом можно использовать в станке.

Стоит учесть, что в большинстве моделей лазерных граверов в качестве источника используется газ. Поэтому при необходимости работы с металлом нужно проверять этот фактор и выбирать станки с другой конфигурацией. Также на станках ЧСУ часто установлена система охлаждения, позволяющая работать им дольше и не перегреваться. Некоторые модели оснащены двумя лазерными трубками, что позволяет им работать над несколькими изделиями одновременно. Камера на оптическом модуле оснащена системой распознавания узоров, что позволит корректировать или дополнять уже обработанные изделия.

Настольные

Настольные граверы отличаются своими малыми габаритами и компактностью. В плане точности и качества настольные станки ничем не хуже более крупных устройств. Единственная вещь, в которой они уступают – это мощность и скорость работы. Также размер рабочей области тоже меньше, чем у обычного станка. Максимальная мощность настольного гравера в среднем составляет 40 Вт. Этого недостаточно для эффективной работы с металлом.

Но если никаких других вариантов нет, нужно обеспечить правильные рабочие условия в комнате, где расположен станок. Для повышения продуктивности и качества изделий, сделанных на настольном гравере, его нужно расположить строго горизонтально, без наклона. Поэтому перед покупкой следует убедиться, что для желаемой модели найдётся достаточно ровного пространства.

Малые размеры станка не отменяют необходимость в соблюдении техники безопасности. Промышленное оборудование может быть опасным для здоровья. Чтобы понизить влияние испарений и других элементов, выделяемых при работе станка, следует обеспечить адекватную вентиляцию с помощью вытяжки и открытых окон. Помимо этого, рекомендуется носить респиратор или другое защитное оборудование.

В процессе резьбы нельзя открывать крышку и смотреть на лазер, класть руки в рабочую область и подпускать маленьких детей и животных к устройству.

Ручные

Ручной лазерный гравер представляет собой переносное устройство, предназначенное для гравировки в труднодоступных местах или на особо больших изделиях. Модели оснащены методами переноски, что повышает их мобильность и позволяет работать в любом месте в любое время. Работать можно не только на импровизированном месте: в комплект с ручными лазерными граверами идут переносные стенды. Аккумулятор таких устройств обычно работает 3-5 часов.

Из преимуществ у ручного гравера только мобильность. По мощности он уступает всем остальным видам граверов, за исключением некоторых моделей настольников. А сложные узоры и дизайны без должных навыков не создать, т. к. отсутствует возможность автоматического выполнения со схем. Подойдёт это устройство для маркировок и другой полевой работы. Если требуется что-то посложнее, то придётся пожертвовать возможностью переноски и купить стационарный лазерный гравировщик.

Лучшие модели

Как и с другой электротехникой, выбирать лазерный гравер следует по бренду и по стране-производителю. Лучшие станки производит тайваньская компания GCC, американские FARLEY LASERLAB и LaserStar и европейские SCHULER, Trotec и EuroLaser. Продукция этих производителей относится к премиум-классу.

Компоненты сделаны и собраны по всем стандартам качества, что обеспечивает долгосрочность и эффективность производства. Все хрупкие детали оснащены специальными методами защиты. Работать устройства этих компаний могут вплоть до 120 тысяч часов.

Но позволить себе такие устройства может не всякая компания, что уж говорить о личном использовании.

Альтернативой может послужить продукция крупных китайских производителей. В обществе распространён негативный стереотип о качестве техники этой страны, однако, он не относится к действительно добросовестным компаниям, старающимся выйти на мировой рынок. Производству деталей и их сборке там уделяется много внимания и времени, чтобы продукция могла быть конкурентоспособной с устоявшимися на рынке гигантами. Из соответствующих стандартам китайских компаний можно выделить KING Rabbit, HSG LASER, WATTSAN и Raylogic. Их продукция сейчас часто используется из-за доступной цены и хорошего качества.

Но есть организации, из-за которых и живёт стереотип о плохой китайской технике. Обычно их станки называют схоже с крупными брендами, насколько это позволяет закон. Делается это для того, чтобы невнимательный покупатель случайно приобрёл сделанное из вторсырья изделие, собранное на скорую руку. Не стоит смотреть на дешевизну, ведь качественных изделий такие станки не создадут, а период их эксплуатации крайне короткий.

Критерии выбора

Выбрать лазерный станок может быть сложно, ведь для этого нужно учитывать множество разных факторов. Кому-то важна точность и красота, кому-то – скорость и объём производства. Поэтому стоит выделить основные критерии, по которым выбирают станки лазерной гравировки.

Мой опыт использования лазерного гравера

Привет, Geektimes! Пишет студент института ИТМО программы «лазеры для информационно-коммуникационных систем». Этим летом у меня появился шанс поработать с лазерным гравером. Хочу поделиться своими наблюдениями по этому поводу и описать свою работу.

Сначала про сам аппарат — табличка с обратной стороны говорит:

— Machine Name: Fiber Laser Machine
— Model: LP-FLM 50
— Manufacturer: LaserPower Technology (Suzhou) Co., Ltd.
— Power Supply: AC220V, 50/60hz
— Программное обеспечение станка — Ezcad 2.0.

Прогуглив модель, по первой ссылке про него можно найти больше информации:

— Мощность: 50 Вт
— Длина волны: 1064
— Маркировка площадь: 110ммx110мм, 200ммx200мм, 300ммx300мм
— Минимальная ширина линии: 0,03 мм
— Минимальный размер символов: ≤0.05 мм
— Скорость маркировки: ≤7000 мм/с
— Ширина импульса: ≤60микро с
— Охлаждение: охлаждение воздухом
— Требование к питанию: однофазный, переменный ток 220В, 50/60Гц

Особенности:

Станок оснащен лазерным источником с длительным сроком службы. Он не требует расходников, подходит для глубокой гравировки. Высокая скорость, точность и качество маркировки.

Лазер может наносить логотипы, символы, серийные номера, штрих-коды или QR-коды на металл (углеродистая и нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь, цинк и т.д.) и некоторые неметаллы (пластик, резина, кожи, бумаги и т.д.).

Мне предложили провести эксперименты по нескольким направлениям, проработать несколько мини-проектов:

Изучение воздействия лазера при изменении трех его параметров (мощность, частота модуляции, скорость).
Создание печатной платы.
Генерация\воплощение идей для создания изделий под заказ.

Обработка металлов в разных режимах

Хотелось понять, как отдельные параметры лазерного гравера влияют на глубину прожига. Изначально гравировка в глубину не особо шла, делал много проходов, уменьшал шаг штриховки, но ничего не помогало. Оказалось, что обрабатываемая поверхность просто была не в фокусе. После регулировки высоты источника излучения дело пошло.

В Ezcad я нарисовал квадрат и сделал тройную штриховку. Все три слоя с одинаковым шагом 0.01 и разницей в наклоне: у первого слоя 0 градусов, у второго 45, у третьего -45.

После прожига с помощью микрометра была замерена глубина участков подвергшихся лазерному излучению.

По итогам составлены графики зависимости глубины от изменяемой величины (мощность, скорость, частота модуляции). Графики получились очень даже логичными:

Чем выше частота модуляции, тем больше воздействия лазера на поверхность, значит больше глубина.

Чем выше скорость луча, тем меньше воздействия лазера на поверхность, значит меньше глубина.

Самый логичный график, чем больше мощность тем глубже.

Создание печатной платы

Я решил сделать плату марсоход. Для этого создал инверсное изображение .bmp-формата.

Изначальная идея состояла в том, чтобы выжечь медь с поверхности, оставив дорожки. Хотел снимать медь послойно малой мощностью. Думал, что после 5-10 проходов прожига останется чистый гетинакс.

От этой идеи пришлось отказаться, так как при воздействии лазера на медь в определенный момент фольга прожигалась, и начинал испаряться гетинакс.

Возникла идея покрыть пластины краской и сжигать ее. Правда в этом случае теряется желаемая технологичность, ведь в этом случае придется выполнять обычную операцию травления платы хлорным железом.

Первые платы были с пятнами.

Скорее всего при испарении краски дым, задерживающийся над рабочей поверхностью, рассеивал луч. При втором проходе от пятен не осталось и следа.

Однако, здесь нас и поджидала следующая проблема, скрытая в конструкции аппарата. Лазерный луч отклоняется системой двух зеркал. И чем дальше от центра, тем большее получается искривление изображения.

На пластине должны были получиться перпендикулярные прямые (увы, нет). Это, конечно же, непозволительно для печатной платы. Покопавшись в настройках программы, было найдено специальное диалоговое окно учета и коррекции этого искривления.

Изменением параметров в программе искривления были сведены к минимуму. Также пытался прожигать отверстия в плате.

Сначала были неаккуратные края, потом началось получаться чище. В итоге получил отверстие с одной стороны чистое, с другой нет. Если тщательнее подобрать режимы, то получатся красивыми обе стороны. Однако, чуть позже работа над платой была приостановлена из-за надвигающейся проблемы стыковки двух поверхностей платы top/bottom. Но эту работу думаю продолжать.

Генерация\воплощение идей для создания изделий под заказ

Возникла идея печати изображений на ложках. Были куплены чайные и столовые ложки из нержавейки. Я создал для них векторное изображение. Поискал красивые рамки для вензелей, взял несколько идей и создал свою рамку в Corel Draw. При отсутствии опыта работы с этой программой получилось за 30-45 минут разобраться и перерисовать изображение (для столовой ложки).

Так прошло мое первое знакомство с лазерным гравером, 2 пункта из 3 выполнены. Если будут вопросы или идеи, пишите в комментарии.

Читайте также: